Así aprendimos a medir la temperatura... y la liamos
Veinte grados celsius, 57 grados fahrenheit o 38 grados reaumur son medidas de temperatura. ¿Por qué son tan diferentes? ¿Cuál es la historia que se oculta tras ellas?
Puede parece mentira, pero el principal problema de medir la temperatura se encuentra, no en construir termómetros que reflejen un cambio en alguna propiedad fácilmente mensurable de la materia, sino en la elección de una escala apropiada. Claro que cuando se inventaron los termómetros el problema era mayor, pues no se tenía una idea adecuada de qué era exactamente lo que se quería medir.
Exceptuando esto, resulta obvio que toda medición exige definir un punto de referencia donde colocar el origen y que cualquiera en cualquier lugar pueda hacerlo; esto es, se necesita una referencia universal. En 1655, el astrónomo y matemático holandés Christiaan Huygens (1629-1695) -hijo del poeta Constantijn Huygens, considerado uno de los mejores poetas clásicos del siglo de oro holandés y cuyos epigramas son un modelo de precisión- apuntó la posibilidad de utilizar como referencia la temperatura de ebullición del agua. Esta elección permitiría, decía Huygens, comparar «el grado observable de calor» en diferentes lugares sin necesidad de trasladar el termómetro de un lugar a otro. Quien sería su gran rival en el debate sobre la naturaleza de la luz, el inigualable Isaac Newton, también aportó su granito de arena al tema. En Sobre la escala de grados de calor y frío (1701) el insuperable inglés defendía una escala de doce grados. El cero lo situaba en el punto de congelación del agua y el doce en la temperatura de un hombre sano. Con su habitual genialidad, Newton planteaba por primera vez en la historia una escala precisa de temperaturas.
¿Cero absoluto? Casi, casi
En 1703 el francés Guillaume Amontan, en un comentario al trabajo de Newton preparado para la Academia de Ciencias francesa, propuso un nuevo tipo de termómetro. En lugar de apoyarse en la variación de volumen del aire al calentarse, lo hacía en los cambios de presión medidos al bloquear el aire con una columna de mercurio. En su nuevo termómetro Amontan introdujo dos puntos fijos de referencia: el punto de ebullición del agua y, sorprendentemente, “ese grado significativo de frío” en el cual el aire pierde toda elasticidad. Este cero de Amontan se acercaba bastante al que más de un centenar de años después se llamaría el cero absoluto. De hecho, y de acuerdo a nuestra escala, el cero de Amontan se encuentra a unos 240 grados bajo cero.
El termómetro holandés
En 1724 el vidriero holandés Daniel Fahrenheit construía lo que sería la base del termómetro moderno. Hombre cuidadoso donde lo hubiera, hacía las marcas de los grados con un cuidado exquisito. Para conseguir que la distancia entre dos parejas de marcas cualesquiera fuera siempre la misma Fahrenheit escogió cuatro puntos fijos constantes. El cero de su escala lo escogió imitando la temperatura más baja del crudo invierno de 1709 mediante una mezcla de hielo, sal común y cloruro amónico. El segundo punto lo fijó introduciendo el termómetro en una mezcla de hielo y agua y la distancia entre ambos la dividió en 32 partes. Luego, para comprobar su escala, Fahrenheit escogió otros dos puntos más. De este modo, si había grabado las divisiones con cuidado, el alcohol de todos los termómetros alcanzarían la misma marca. El primero de ellos era la temperatura del cuerpo humano, que en su escala se encontraba en 98º, y el segundo era la temperatura de ebullición del agua, a 212º. Esta es la escala Fahrenheit, que cruzó el Canal de la Mancha y se instaló confortablemente en Gran Bretaña gracias al éxito de sus termómetros.
La respuesta francesa
Por su parte, el francés René Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) introducía su propia escala hacia 1730 (Aunque su verdadera contribución a la ciencia fueron sus investigaciones en entomología y sobre la aplicación del microscopio al estudio de la estructura interna de los metales. Réaumur fundó la metalografía además de descubrir el vidrio blanco opaco, la porcelana de Réaumur). La ideó tomando como referencias el punto de fusión del hielo, donde colocó el cero de su escala, y el de ebullición del agua, situando allí el valor de 80º. El por qué de esto se encuentra, no en la arbitrariedad como Fahrenheit, sino en que Réaumur dedujo de sus mediciones que el agua se dilataba entre estos dos puntos 80 milésimas del volumen inicial, lo que es una medida excelente pues el valor real es de 84 milésimas.
Y llegó Celsius
Mientras aparecía el primer termómetro de mercurio, que acabaría por desplazar al de alcohol, saltaba a la arena una nueva escala de temperaturas, propuesta por el astrónomo sueco Anders Celsius (1701-1744). Había tomado parte en la expedición francesa de 1737 encargada de medir un grado del meridiano en las regiones polares y tal vez allí, en aquellos helados parajes, se planteó que no era muy acertado utilizar números negativos para medir algo tan real como la temperatura; o quizá porque un país como Suecia, donde gran parte del tiempo transcurre con temperaturas por debajo del punto de solidificación del agua, necesitaba una escala de números más agradable a la vista. Celsius consideró necesario invertir las hasta entonces existentes y colocó el cero en el punto de ebullición del agua y el 100 en el de solidificación. Sin embargo, para el ser humano 20 siempre es menos que 100 y una propuesta como la de Celsius, donde 120º implicaba menos calor que 70º, no podía tener éxito. La escala fue invertida.
¿Por qué fue precisamente ésta la que ha acabado triunfando? Es probable que tenga mucho que ver con la forma en que Celsius escogió las divisiones. La notación decimal es más sencilla de comprender y manejar -no debemos olvidar que tenemos diez dedos- y poco a poco se ha ido introduciendo en todos los ámbitos de la sociedad. Stevin la introdujo en los libros de cuentas y balances en el siglo XVI y 200 años después llegó a los sistemas monetarios de la mano de Thomas Jefferson, tras la fundación de los Estados Unidos en 1782.
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